煤礦探測機器人自適應重構關鍵技術研究.pdf

1、我國是一個煤炭產(chǎn)銷大國，而且存在大量的小型煤礦，瓦斯爆炸、火災、透水、頂板冒落等事故頻繁發(fā)生。中國的煤炭產(chǎn)量約占全球的35％，事故死亡人數(shù)則占近80％，因此礦難發(fā)生后的搜救工作至關重要。但由于事故發(fā)生后井下環(huán)境存在不確定和危險因素，救援人員盲目下井救援可能發(fā)生二次災難。如何迅速、準確地獲得井下環(huán)境狀況，并以此為依據(jù)制定有效的救援方案尤為重要，迫切需要一種能夠適應復雜環(huán)境的煤礦搜救探測機器人。
　　 通過分析國內(nèi)外搜救探測機器人結

2、構特點，并考慮到礦難后搜救的緊迫性，本文提出了一種輪履復合運動的煤礦井下搜救探測機器人。利用平行四邊形連桿機構平動特點設計車輪升降機構，實現(xiàn)了履帶式運動和輪式運動模式的切換，使機器人能夠根據(jù)礦井下環(huán)境狀況自動選擇運動模式，迅速完成探測和搜救任務。本文從結構設計、動力學分析、運動仿真、有限元分析和控制系統(tǒng)等方面展開了研究。
　　 分析各種搜救探測機器人結構，并在履帶機器人的基礎上設計了輪履復合運動的搜救探測機器人，并對機器人關鍵結

3、構和部件進行了分析和設計。運用三維設計軟件UG對機器人進行虛擬樣機的建模，并進行了整機模型的裝配工作。
　　 根據(jù)機器人運動狀態(tài)的不同，從履帶運動、輪履切換運動和輪式運動三種模式進行了數(shù)學建模和分析，推出機器人水平運動的動力學模型。建立虛擬樣機模型，并對機器人履帶運動到輪式運動整個過程進行運動學和動力學仿真分析。利用ANSYS軟件對輪履切換過程中關鍵部件進行了靜力學分析，檢驗轉(zhuǎn)軸及車輪升降擺臂的強度、剛度及材料選擇的合理性。運動